冯·克莱斯特的罐子

2017年3月，特斯拉(Tesla)董事长埃隆·马斯克(Elon Musk)高调提出了解决南澳大利亚州在日益加剧的夏季高温下长期电力短缺的方案。他将通过建造一堵能够储存100兆瓦时电力的电池墙来满足高峰用电需求;它将在100天内投入使用，否则他将免费赠送。这一消息只是最新的一个迹象，表明近年来电力存储经济学发生了多么惊人的变化。然而，存储问题将我们带回到电学发现的早期，当时一位绅士科学家的半偶然发现使世界走上了通往电学未来的道路。

埃瓦尔德·冯·克莱斯特是含着金汤匙出生的。冯克莱斯特家族是普鲁士贵族中最显赫的家族之一，他们世世代代为国家提供高级行政人员和军官——几乎所有人都叫埃瓦尔德。人们对他的童年知之甚少，但他于18世纪20年代在荷兰莱顿上大学，学习法律和神学。不过，虽然他后来成为波兰卡米耶茨-波莫尔斯基大教堂分会的主任，但他似乎也被威廉的格雷夫桑德和他的瑞士-荷兰学生让-尼古拉斯-塞巴斯蒂安-阿拉芒所吸引。格雷夫桑德将牛顿的理论引入荷兰，并量化了动能的概念。当冯·克莱斯特回到波美拉尼亚时，他把科学作为一种爱好，这是当时受过教育的绅士们常见的消遣。

18世纪是奇怪电现象的时代。基于一个世纪前的观察，物体之间只要相互摩擦就可以充电，各种各样的电动“机器”被制造出来。他们设计了精彩的演示。其中最著名的是斯蒂芬·格雷的《飞行的男孩》，故事中一个小孩被丝线悬挂起来，然后被充电，向任何接近的人发出壮观有趣的火花。在公开演示的大师中，有格奥格·马蒂亚斯·玻色(与20世纪发明了自旋粒子量子力学的萨提恩德拉·纳特·玻色没有关系)，他的演示特别华丽和有趣——在“电子维纳斯”中，一位迷人的年轻女子被要求站在绝缘树脂圆盘上充电。随后，观众席上的男性被邀请上前亲吻她，结果对方的嘴唇被狠狠地碰了一下。然后，在房间里的灯熄灭后，Bose会给一名志愿者或助手充电，他们穿着一套装有尖刺的中世纪盔甲。随着电压的升高，黑暗中可以看到蓝紫色的电晕放电，这种幽灵般的效果被玻色称为“真福化”。

但在这些玩笑中有真正的科学。玻色证明，只要导体使用合适的材料与地面绝缘，它们就能带电。他把水杯里的水“通电”，然后用手指吸出火花，更夸张的是用剑吸出火花。这就产生了一个矛盾:火可以通过某种方式穿过水。在公开场合，玻色用火花点燃酒精，加剧了戏剧性。

他的示范实验引起了轰动。冯·克莱斯特自己有一台电机，他可能想知道电能否储存在液体中。1745年10月15日，他在一个小药瓶里装满了酒精或水，并用钉子钉住瓶塞，让电流到达液体。然后他把钉子碰在机器上。在昏暗的夜色中，他注意到钉子周围有一支“火笔”，他拿着瓶子绕着房间走了60步，火光一直持续着。当他用手指触摸瓶子时，他受到了巨大的电击，他的手臂和肩膀都被震昏了——这足以让冯·克莱斯特对他的瓶子极其警惕。

他对自己的发现感到惊讶，于是写信给柏林的几位学者，Hallé、莱比锡和Gdánsk，他们都未能重现这一效果。他可能还写信给莱顿大学的朋友，因为四个月后，该大学的物理学教授Pieter van Musschenbroek在给法国科学家的信中报告了一个几乎相同的实验René de Réaumur。关于莱顿实验是如何发生的，历史学家们一直争论不休。据了解，一位名叫安德烈亚斯·库奈乌斯的律师参与了这起事件，他在业余时间与范·穆申布鲁克和阿拉芒一起度过，他被普遍认为是莱顿第一次受到重大震动的人。

这三个人知道冯·克莱斯特的作品吗?历史学家认为范·穆申布鲁克是一个冷漠的电子实验家，他倾向于花更多的时间仔细重复别人的工作，而不是开始新的工作。我们可能永远也不知道确切的顺序，但关于优先级的不确定性已经导致Kleistian这个词逐渐消失，取而代之的是更通用的Leyden(莱顿)罐子-由法国科学家让-安托万·诺莱创造的术语，他翻译了范·穆申布鲁克的工作。

冯·克莱斯特在他的发现后不到三年就去世了，可能没有意识到它的重要性。储存电荷的能力为研究电学现象开辟了新的可能性。罐子内外的金属涂层提高了它的性能，但美国科学家本杰明·富兰克林特别表明，电荷储存在玻璃上而不是金属上。他还开始把它们串联起来(“层叠式”)，制成一组莱顿罐。在博洛尼亚，路易吉·伽伐尼(Luigi Galvani)用电瓶让死青蛙抽搐，并把电鳗比作生物莱顿瓶;亚历山德罗·沃尔特(manbetx手机客户端3.0(2011年6月，第58页)用它们来推翻伽伐尼的推测。克莱斯特也被称为“电报之父”，这是不太可能的，因为莱顿罐在电报的发展中发挥了作用。

也许具有讽刺意味的是，尽管今天人们对储存电力的需求从未如此强烈，但可靠的储存设备却使对电力的第一次科学研究成为可能。太阳底下果然无新事。